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托卡马克中改善的等离子体
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本文讨论了在改善妁束的艇定下高环径比托卡马克的等离子体点戈案。
等离子体的参数应针对电能兰产进行优化, 同时简化装置所有其它的工程特性。
尤其是, 降低聚变功率以琏免使用氚再生包层是合适的。然而, 自持—燃烧反应应予
以保证。在相反的隋咒下,维持燃嶷所消耗旧功率将高得不能接受。
众所周知, 正是在这个方面, 托长马克有一些困难, 即白持燃烧功率应超过一定水
平。例如, 对于, 这个功率为吉瓦;对于, 。这个功
率既高,而且要求消耗高的电功率供内部使罔。
这么高的燃浇功率与约束不很好有关。为了降低燃烧功率, 我们应利用所有改善等
离子体约束的可能性。
在新经典输运清况下, 通过离子通道的损失达到最小。至于电子通道, 可以预料
到, 在按照一定标进行热传输时, 其强失最小。一¨定标律以及类似的新
定标律相应于最平静的等离子体, 在:比晴况下湍流过程降到最低水平。从这些定标率着·
手, 讨论最小点火托马克的可能参数是台乎情理的。已经证明, 这样一个托卡马克的
在中将两种可能性结合起来:一种是设计一个生产净电能的托卡马克堆, 其
本身就具有吸引力:一种是寻求通向有前途的燃料和通向有前途的能量转换方法的道
路。
参考文献略
译自《
》., .,
————萁而登在本刊本期。——译者
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等离子体应当类似于在超放电中的等离子体。
.等离子体参数
为了估计点火托卡马克的等离子体参数范围, 使用非常粗糙的零维分析是台适的。
让我们假定离子热输运由新经典关系决定, 而电子热输运相应于定标率。于是,
●对于离子和电子能量成分的约束时间, 假定如下的近似关系式:
≈./ ~ ,
.“。/月“。一,
式中月是大半径:。;』是等离子体电
流; 是平均温度; 是平均密度;是安全因子。在式中采用如下单位:
用秒。, 用米:』用安;丁用千电子伏;磁场用斯拉;密度用米~。
下面我们估算相应于以最小功率自持燃烧的主要参数。
我们预先规定一些量; 对于氘一氚等离子体, .:. 千电子伏,
因为这个温度对于—等离子体燃烧来说是最佳的。设等离子体电流等于兆安, 此
电流值接近于与粒子滞留相适应的最小值。所选用的等离子体电流和安全因子的值决
定了环向磁场黪斯拉和几何参数之间的如下关系:
./.
环径比/越大, 乘积就越大。的增加导致聚变功率的增大;如果我们想限
制这个量,环径比就不应很高。在强环向场条件下, 由于回旋塥时, 还对环径比有附加
的限制。让我们采用在高环径/条件下简化昀回旋辐十功率的关系式;
× /一,
式中。是等离子体体积, 是磁场强度。
再利用—等离子体的聚变功率, 粒子功率及总热能的近似关系
式‘:
./矿;:./ ;
/.
, 以兆瓦为单位, 以兆焦为单位。对于稳态燃烧, 。, 从,
式得到熟知的劳森关系为: ,这里是等离子体能量约束时间。
如果我们假定回旋辐射带走的能量不超过粒子功率的一半, 那么使用一